
【化】 transcrystalline rupture
penetrate; pull on; wear
brilliant; crystal; glittering
part; rupture
【計】 break-away; breakout
【化】 breakage; cracking; failure breaking; fracture
【醫】 fragmentation
穿晶斷裂(Transgranular Fracture) 指裂紋在材料内部擴展時,直接穿過晶粒内部而非沿着晶界發生的斷裂模式。其英文術語為transgranular fracture 或intragranular fracture,強調裂紋路徑穿越晶粒本體的特性。以下是詳細解釋:
解理斷裂(Cleavage Fracture)
常見于體心立方(BCC)或密排六方(HCP)金屬(如低溫下的鋼鐵)。裂紋沿特定晶面(如{001}面)解理擴展,形成平坦的台階狀斷口,微觀可見“河流花樣”特征。該過程無明顯塑性變形,屬脆性斷裂。
來源:Callister, W. D., & Rethwisch, D. G. Materials Science and Engineering: An Introduction (10th ed.), Wiley, 2018.
韌窩斷裂(Microvoid Coalescence)
多見于韌性材料(如面心立方金屬)。在應力作用下,晶粒内部夾雜物或第二相粒子周圍形成微孔洞,隨變形增大,孔洞連通導緻斷裂。斷口呈現“韌窩”形貌,窩底常殘留粒子。
來源:ASM International. ASM Handbook, Volume 12: Fractography (10th ed.), 2019.
來源:Anderson, T. L. Fracture Mechanics: Fundamentals and Applications (4th ed.), CRC Press, 2017.
穿晶斷裂常見于疲勞、沖擊或低溫工況,是壓力容器、橋梁等結構失效的重要模式。通過細化晶粒(如晶粒尺寸↓→解理應力↑)、添加鎳/錳元素(降低BCC金屬韌脆轉變溫度)可提升抗穿晶斷裂能力。
參考文獻
穿晶斷裂是材料斷裂的一種形式,其核心特征是裂紋擴展路徑穿過晶粒内部而非沿晶界進行。以下是詳細解釋:
穿晶斷裂指裂紋在多晶體材料中直接穿過晶粒内部擴展的現象。其斷裂面可能呈現平滑或銳利邊緣,具體形态與材料性質及斷裂機制相關。
穿晶斷裂與沿晶斷裂的關鍵區别在于裂紋路徑:
典型例子包括低碳鋼拉伸斷裂(韌性穿晶斷裂)和低溫下金屬的解理斷裂(脆性穿晶斷裂)。在工程中,分析穿晶斷裂模式有助于改進材料抗斷裂性能。
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